Проектирование холодильной установки

Содержание.

Введение ……………………………………………………………………………2

Исходные данные для проектирования холодильной установки ……………3
Объемно- планировочные решения и строительная часть холодильников …7
Определение числа и размеров камеры………………………….…………….10
Механизация погрузочно – разгрузочных работ ……………………………..14
Выбор планировки ………………………………………………………….…..16
Строительно-изоляционные конструкции холодильников …………… …...19
Тепловой расчет камер холодильника ……………………………….………..25
Расчет склада со льдом ………………………………………… ...…………....30
Расчет на подогрев воздуха в период низких температур ……………….…..32
Способы охлаждения …………………………………………………………..33
Основные пожелания по технике безопасности ……………………………..34

Заключение ………………………………………………………………………..36

Список используемой литературы ………………………………………. ..……37

Введение

Искусственное и естественное охлаждение используется человеком для своих нужд с древних времен.

Без холодильной техники невозможно прокормить растущее население планеты, поэтому важно развитие и совершенствование, расширение функциональных возмож- ностей. На предприятиях торговли и общего питания для бесперебойного снабжения населения продуктами необходимо хранить запасы пищевых продуктов, в том числе и скоропортящихся, требующего влажного режима хранения лучший способ хранения пищевых продуктов холодом подавляется жизнедеятельность микроорганизмов, замед- ляется биохимические процессы. Поэтому сохраняется первоначальное качество пищевых продуктов, их естественный вид, вкус, питательная ценность.

В процессе производства и увеличения объемов реализации пищевых продуктов немаловажная роль принадлежит холодильной технике, которая позволяет создавать запасы скоропортящихся пищевых продуктов в широком ассортименте.

- Увеличивать продолжительность хранения замороженных продуктов.

- Продавать пищевая продукты сезонного производства равномерно в течение года.

- Снижать товарные потери при хранении и транспортировке продовольственных товаров.

- Внедрять прогрессивные метода оказания услуг населению предприятиями торговли и общественного питания, обеспечивая высокий уровень обслуживания.

- Удовлетворять потребности населения в доброкачественных продуктах питания.

Широкое практическое применение холодильных машин началась в 80-е годы 19 столетия.

Холодильные машины применяют в пищевой, мясомолочной промышленности и в сельском хозяйстве. Для холодильной обработки и хранение пищевых продуктов (овощей и фруктов) в химической, нефтехимической промышленности и во многих других случаях.

Исходные данные для проектирования холодильной установки

Место расположения – город Петрозаводск ;
Тип холодильника – распределительный холодильник с естественным охлаждением ( температурный режим +2-+6 оС);
Хранимая продукция – картофель, способ хранения в контейнерах;
Условная вместимость 2500 тонн;

Расчетные параметры наружного воздуха

От параметров наружного воздуха зависит количество теплопритоков в камеры. Уменьшение теплопритоков и связанное с ним снижение потерь продукта от усушки достигается включением в конструкцию ограждения достаточно мощного слоя теплоизоляции.

Для выбора нормативного коэффициента теплопередачи ограждения холодильника необходимо знать, в какой климатической зоне расположен холодильник. Климатическую зону определяют по среднегодовой температуре. Территория РФ делится на три климатических зоны:

южную со среднегодовой температурой наружного воздуха 9°С и выше;
среднюю со среднегодовой температурой наружного воздуха от 1 до 8°С;
северную со среднегодовой температурой наружного воздуха 0°С и ниже.

Среднегодовая температура в Петрозаводске 2,3оС по СНиП 23-01-99 (2003). Следовательно Петрозаводск принадлежит к средне климатической зоне.

Наибольшие теплопритоки наблюдаются в самое жаркое время года, что и определяет выбор летней расчетной температуры наружного воздуха. Эту температуру находят по среднемесячной температуре самого жаркого месяца с учетом влияния максимальных температур, отмечаемых в это время. Расчетные температуры наружного воздуха для города Петрозаводска приведены в таблице 1.

Для расчета пароизоляционного слоя, предназначенного для защиты теплоизоляции от проникновения в нее влаги из наружного воздуха, необходимо знать относительную влажность воздуха самого жаркого летнего месяца. Расчетные значения относительной влажности приведены в таблице 1. Для расчета мощности обогревательных устройств, которые иногда применяют для обогрева в зимнее время камер холодильников с нулевыми температурами, требуется зимняя расчетная температура наружного воздуха, данная температура приведена в таблице 1.

Таблица 1.1

Климатические данные

Температуры	Относительная влажность
Среднегодовая	Летняя	Зимняя	Летнее	Зимнее
2,3	28	-29	74	86

Роза ветров- июль-август преобладает ветер Юго-Западного направления

Минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль составляет 3,2 м/с

Таблица 1.2

Суммарная солнечная радиация в МДж/м2

Горизонталь	На вертикаль
Январь	68	Июль	856	Январь	250	Июль	572
Февраль	169	Август	660	Февраль	359	Август	592
Март	406	Сентябрь	454	Март	552	Сентябрь	554
Апрель	612	Октябрь	205	Апрель	621	Октябрь	466
Май	815	Ноябрь	84	Май	649	Ноябрь	296
Июнь	877	Декабрь	47	Июнь	580	Декабрь	179

Данные взяты согласно СНиП 23-01-99.

Расчетная температура грунта

Расчетную температуру грунта под полом, имеющим нагревательные устройства, принимаем равной 1°С. Обычно действительная температура грунта в расчетах холодильных камер не встречается.

Расчетная разность температур для внутренних ограждений

При проектировании крупных холодильников температуру воздуха в коридорах, тамбурах, вестибюлях не определяют. Теплопритоки через стены и перегородки, отделяющие охлаждаемые помещения от неохлаждаемых тамбуров, вестибюлей и других помещений, находят по расчетной разности температур как части от разности температур для наружных стен. Указанные теплопритоки составляют 70%, если эти помещения сообщаются с наружным воздухом, и 60%, если не сообщаются.

Для предприятий торговли и общественного питания температуру смежных помещений можно принимать для средней климатической зоны 24°С. Для коридоров, вестибюлей, тамбуров —12 °С.

Объемно – планировочные решения и строительная часть холодильников

Объемно-планировочные решения холодильников должны соответствовать требованиям СНиП II - 105 - 74 и «Нормам технологического проектирования холодильников». Принятие решения должно определяться прежде всего экономической целесообразностью его. Это значит, что при выборе конкретного решения рассматривают вопросы о применении прогрессивной технологии обработки и хранения продуктов, об использовании индустриальных методов строительства, стандартных строительных конструкций и элементов, о широком использовании средств механизации погрузочно-разгрузочных работ, поточности перемещения грузов, об удобстве обслуживания оборудования.

Одноэтажные холодильники позволяют упростить схему механизации погрузочных работ, увеличить грузовой фронт, обеспечить широту маневра транспортных средств, более полно использовать грузовой объем холодильника. К недостаткам одноэтажных холодильников можно отнести относительное увеличение поверхности наружных ограждений, что в некоторой степени сказывается на величине теплопритоков и соответственно на усушке неупакованных продуктов.

Высота помещений одноэтажных холодильников емкостью 1500 т и более должна быть не менее 6 м. Объем хранимого картофеля составляет 2500 тонн, соответственно выбираю высоту одноэтажного холодильника равной 6 метрам.

Холодильники для хранения фруктов и овощей. Фрукто- и овощехранилища могут быть как самостоятельными предприятиями, так и частью плодоовощных и продовольственных баз, что позволяет более полно использовать холодильные емкости в течение года. Они могут размещаться как в районах заготовки, так и в потребляющих районах.

В составе холодильников для фруктов и овощей предусматривают такие производственные помещения:

камеры хранения фруктов и овощей;
помещения товарной обработки (переборка, фасовка и упаковка):
экспедиции для приемки и отпуска продукции.

Нормы загрузки

В одном и том же холодильнике можно хранить различное количество грузов в зависимости от характера груза, упаковки, метода штабелирования, а также от наличия подъемно-транспортных устройств и других факторов. Поэтому для сравнения холодильников по емкости введено понятие «условная емкость». Для определения действительной емкости камер существуют нормы загрузки различными продуктами 1 м3 грузового объема. Чтобы облегчить пересчет условной емкости в действительную для данного продукта и обратно пользуются коэффициентами пересчета. Если известна условная емкость камеры, то для получения фактической условную емкость необходимо разделить на коэффициент пересчета. Если же известна фактическая емкость по определенному грузу, то для получения условной фактическую емкость умножают на соответствующий коэффициент.

Таблица 2.1

При укладке в контейнерах

Продукты

Условная загрузка,

т/м3

Коэффициент пересчета

Картофель

0,50

0,70

Планировку холодильника наиболее рационально вести по числу полученных при расчете строительных прямоугольников, образованных сеткой колонн. При планировке может оказаться, что расчетное число прямоугольников не обеспечивает удобного расположения камер, правильного сочетания площадей, отведенных для хранения мороженых и охлажденных грузов. В таком случае при планировке возможно отступление от расчетного числа прямоугольников (рассчитанной площади холодильника) в ту или другую сторону в разумных пределах.

После уточнения планировки определяют действительную условную емкость холодильника.

Способы укладки

При проектировании холодильников для хранения фруктов и овощей оборудование и линии комплексной механизации подбирают для каждого технологического процесса раздельно (погрузка, выгрузка, транспортировка, товарная обработка) с учетом емкости холодильника и заданной продолжительности процесса.

В настоящее время на овощных холодильниках применяют способ хранения картофеля без тары и упаковки. Для этой цели используют универсальные контейнеры с жесткими стенками и опорой из стандартного плоского поддона. Контейнеры могут быть неразборными и складными. Конструкции контейнеров позволяют производить их штабелирование в четыре и больше ярусов, что позволяет наиболее целесообразно использовать емкость холодильников с большой высотой камер (до 7 м).

Наружные размеры неразборного контейнера 1200 X 1000 х 720 мм, складного 1240 X 860 X 920 мм. Масса вмещаемого груза нетто для неразборного контейнера 300 кг, для складного 500 кг.

Определение числа и размеров камер

При проектировании фрукто- и овощехранилищ необходимо учитывать возможность совместного хранения продуктов различных видов. Емкость отдельных камер не рекомендуется делать больше 250 т. Камеры предварительного охлаждения целесообразно предусматривать только на заготовительных холодильниках для косточковых плодов и ягод. Остальные фрукты можно обрабатывать непосредственно в камерах хранения.

Действительную емкость камер хранения холодильников для фруктов определяют графически на основании схемы размещения грузовых пакетов по площади и по высоте камер.

Площадь камер холодильника определяют по условной емкости холодильника, исходя из нормы загрузки грузового объема.

После уточнения планировки определяют действительную условную емкость холодильника, а при необходимости — фактическую емкость каждой камеры для конкретного вида груза.

Порядок расчета следующий.

Рассчитывают грузовой объем камер хранения Vгр (в м3)

(3.1)

где —условная емкость холодильника, т;

gv =0,5—норма загрузки, т/м3 ( по таблице 2).

Способ загрузки хранимой продукции в холодильную установку – укладка в контейнерах.

Определяют грузовую площадь камер Fгр (в м2), т. е. площадь, непосредственно занятую грузом

(3.2)

где hгр—грузовая высота или высота штабеля, м.

Высота штабеля определяется строительной высотой камер холодильника (до выступающих частей покрытий или перекрытий) с учетом отступов от балок, потолочных приборов охлаждения или воздуховодов, а также с учетом способов укладки груза.

Минимальные отступы от безбалочных перекрытий, балок, потолочных батарей 0,2 м, от воздушных каналов — 0,3 м.

Высоту штабеля в одноэтажных холодильниках со строительной высотой 6 м согласно СНиП II-105—74 следует принимать равной 5 м.

Определяют строительную площадь камер F cтр (в м2)

(3.3)

где F — коэффициент использования строительной площади камер, учитывающий проходы и проезды в камерах, отступы от стен, колонн, оборудования, расстояния между штабелями, площадь, занимаемую колоннами и оборудованием.

Значения коэффициента использования строительной площади приведены ниже в зависимости от площади камер (в м2).

Fгр, (м2)	F
До100	0,7 – 0,75
От 100 до 400	0,75 – 0,8
Более 400	0,8 – 0,85

Легко установить, что проектирование большого числа камер небольшой площади приводит к значительному уменьшению емкости холодильника из-за нерационального использования площади.

Т.к. Fгр=1000 м2, то F = 0,85, тогда:

м2

Определение числа строительных прямоугольников

, (3.4)

где f - строительная площадь одного прямоугольника, определяемая выбранной сеткой колонн, м2.

Выбираем сетку колон 6х12 м, т.е. строительная площадь f = 72 м2.

Следовательно, число строительных прямоугольников:

Принимаем камеру размером 17 строительных прямоугольников (72 144 м).

Действительная емкость камеры

т (3.5)

где nД — принятое число строительных прямоугольников

Уточнение строительной площади. С учетом последних поправок строительная действительная площадь камеры будет:

(3.6)

Расчет площади вспомогательных помещений и общая площадь всего холодильника без учета склада со льдом

Площадь, отводимую для вспомогательных помещений (коридор, тамбур, экспедиция загрузки и разгрузки и так далее) принимают равной 20-40 % суммы охлаждаемых помещений холодильника.

Определяется площадь вспомогательных помещений по следующей формуле:

(3.7)

Площадь, отводимую экспедицией (для приемки и отпуска продукта) и служебно-бытового помещения в сумме принимают равной 20-30 % от суммы площадей охлаждаемых помещений:

(3.8)

Площадь, отводимая на машинное отделение:

(3.9)

Общая площадь холодильника:

(3.10)

Число строительных прямоугольников:

Принимаем площадь холодильника 24 строительных прямоугольника (72 144 м).

Строительная действительная площадь холодильника будет:

Площадь стен:

Площадь крыши:

Механизация погрузочно-разгрузочных работ

Для уменьшения трудоемкости выгрузки тарных грузов из транспортных средств пакетирование необходимо вести одновременно с выгрузкой. На одноэтажных холодиль- никах применяют только горизонтальное перемещение груза.

Для горизонтального перемещения грузов используют электропогрузчики и элек- тротележки с низким подъемом вилок (НРБ). Количество подъемно-транспортных средств и тары для механизации погрузочно-разгрузочных и вспомогательных работ на произ- водственных холодильниках зависит от их размеров. Данные по количеству средств меха- низации приведены в таблице 4.1.

Расчет количества средств механизации уточняют для каждого холодильника.

Кроме указанных в таблице подъемно-транспортных механизмов должно быть предусмотрено оборудование для зарядки аккумуляторов (преобразователи тока, выпря -мители) из расчета, что на зарядке одновременно находится 1/3 всех электропогрузчиков и электротележек.

При проектировании холодильников для хранения фруктов и овощей оборудова-ние и линии комплексной механизации подбирают для каждого технологического процес- са раздельно (погрузка, выгрузка, транспортировка, товарная обработка) с учетом емкости холодильника и заданной продолжительности процесса.

Для повышения маневренности погрузочно-разгрузочных и транспортных средств на холодильнике предусматривают коридоры, вестибюли, а непосредственно в камерах - грузовые проезды и площадки для маневрирования.

Для всех камер холодильников при механизированной укладке грузов ширину грузовых проездов следует принимать 1,6 м. В камерах, непосредственно за грузовой дверью, следует предусматривать площадку размером 44 м для маневрирования погруз- чиков, для тележек 2,52,5.

На автомобильной и железнодорожной платформах устанавливают стационарные весы грузоподъемностью 2000 кг.

Таблица 4.1

Оборудование для погрузочно-разгрузочных работ

Оборудование	Назначение	Количество оборудования
Электропогрузчик ЕВ-677-45 грузоподъёмностью 0,8 т с высотой подъёма вилок 4,5 м	Для транспортировки и штабелирования грузов в камерах с высотой до 6 м	2
Электротележка ЭКП-750 грузоподъёмностью 0,75 т	Для буксировки ручных тележек с грузом	2
Тележка грузовая (ручная) грузоподъёмностью 800-1000 кг	Для транспортировки внутри холодильника	200
Тележка грузовая (ручная) грузоподъёмностью 100 кг	Для подсобных работ	4
Весы стационарные (автомобильные) с предельной нагрузкой 10000 кг	Для взвешивания	4
Весы стационарные врезные с предельной нагрузкой 2000 кг	Для взвешивания на платформах	1
Весы передвижные с предельной нагрузкой 1 т	Для взвешивания в камерах	4

Выбор планировки
1. Требования к планировке

Под планировкой понимают размещение всех производственных и вспомогательных помещений холодильника с учетом их назначения, количества и размеров.

Чтобы обеспечить наиболее рациональную планировку, рекомендуется придерживаться следующих правил:

Принятая планировка должна соответствовать принятой схеме технологического процесса, т. е. обеспечивать точное и последовательное выполнение всех технологических операций. Желательное направление движения груза – в одну сторону без встречных и пе- ресекающихся потоков. Двери камер должны выходить в коридор. Исключение состав- ляют камеры замораживания и охлаждения, вход в которые может быть через помещения для загрузки, а также камеры хранения продуктов, подвергающихся товарной обработке как при поступлении, так и при выдаче через эти помещения. Не исключается применение бескоридорных планировок, если есть возможность обеспечить последовательное переме- щение груза по технологической цепочке без возврата. Последнее решение обычно возмо- жно на холодильниках мясокомбинатов и рыбообрабатывающих предприятий.
Планировка должна способствовать уменьшению первоначальных затрат на стро- ительство холодильника. Это достигается широким применением типовых строительных элементов и конструкций, использованием местных строительных материалов, сокраще- нием площади, занимаемой вспомогательными помещениями. Однако при сокращении вспомогательных помещений нельзя забывать об удобствах обслуживания, т. е. произ- водить сокращение в ущерб эксплуатации. В этом плане правильным примером сокра- щения вспомогательных помещений будет применение бескоридорных планировок на некоторых производственных холодильниках, а также на ряде распределительных холо- дильников и фрукто- и овощехранилищ с непосредственным выходом из камер на плат- формы.
Планировка должна обеспечивать дешевую и удобную эксплуатацию холодиль- ника. Прежде всего должны быть правильно выбраны размеры холодильника, обеспечи- вающие свободу и широту маневра погрузочно-разгрузочных и транспортных средств.

Ширину здания многоэтажного холодильника, как правило, принимают не более 40 м (что связано не с эксплуатацией, а с возможностью монтажа, обеспечением его удоб- ств, но приводит к созданию платформ большой длины).

Ширина одноэтажных холодильников при центральном расположении коридора определяется модулем, равным 12 м, соответствующим длине наиболее распространен- ного пролета. Ширину одноэтажных холодильников принимают равной 12, 24, 36, 48, 60 и 72 м.

Для уменьшения теплопритоков в камеры их группируют в блоки с примерно одинаковым температурным режимом.

Планировка должна соответствовать принятой системе охлаждения. Это особенно важно учесть при проектировании одноэтажных холодильников, так как не всегда удается обеспечить слив хладагента из приборов охлаждения, что приводит к необходимости пе- рехода на более емкие схемы с нижней подачей холодильного агента. При составлении планировки должны быть предусмотрены места для монтажа оборудования, камерных распределительных коллекторов и т.п.
Планировка должна соответствовать требованиям правил техники безопасности и пожарной безопасности.
Планировка должна предусматривать возможность расширения холодильника. Для этого оставляют свободной одну торцевую стену.

Следует иметь в виду, что составление планировки является наиболее трудным и ответственным процессом проектирования, от которого в дальнейшем зависит экономи- ческая эффективность действующего предприятия.

Планировка

Условно принимаем площадь вспомогательных помещений равной 7 строительным прямоугольникам, тогда Fвсп= 72*7=504 м2

Из расположения плана холодильника на долю экспедиции будет 5 строительных прямоугольника Fэкс=360 м2, тогда на долю служебного помещения остается 2 строительный прямоугольника 6х12 м Fсл=144м2 .

Для лучшей организации и быстрого выполнения грузовых операций, холоди- льник предусматривает железнодорожную платформу, которая располагается вдоль дли- ны холодильника. Железнодорожная платформа имеет ширину 6-7,5 м, а длину ее вдоль длинны холодильника. Железнодорожные платформы делают с уступом шириной 560 мм по всей длине для обеспечения возможности разгрузки вагонов любых типов.

К складу со льдом подведена авто-платформа шириной 7-9 м, а протяженостью вдоль длинны холодильника для ввоза льда на склад.

Строительно – изоляционные конструкции холодильников

Строительные конструкции холодильника должны быть прочными, устойчивыми к воздействию нагрузок, долговечными, огнестойкими, морозостойкими, экономичными.

В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяет железобетон. Включение в конструкции ограждений холодильника тепловой изоляции и пароизоляционного слоя, которые должны быть непрерывными, определяет необходимость построения зданий из двух частей: несущего каркаса и самонесущих стен.

Фундамент и колоны

Фундаменты воспринимают всю нагрузку от строительных конструкций, груза и оборудования и передают ее на грунт. Поэтому он и должны быть прочными, долговеч- ными, устойчивыми на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы. При строи- тельстве холодильников применяют ленточные, отдельно стоящие и сплошные плотные фундаменты.

Ленточный фундамент представляет собой прямоугольник, располагающийся непрерывно под всем периметром стен. Нагрузка от стен может передаваться на ленточ- ные фундаменты и на фундаментные балки, опирающиеся на фундаменты колонн. Под колонны закладываются отдельно стоящие ступенчатые или пирамидальные фундаменты из железобетона. В фундаментах предусматриваются гнезда – стаканы для установки сбор ных колонн. Под средние колонны принимаются фундаменты квадратного сечения, а под пристенные - прямоугольного.

На одноэтажных холодильниках применяются колонны квадратного сечения 400400 мм. Длину колонны подбирают в соответствии с расположением верха стакана фундамента на 250—300 мм ниже бетонной подготовки под изолированные полы, в ко- торую укладывают стержни для электрообогрева.

Стены и перегородки

Наружные стены здания холодильника выполняются из стеновых железобе- тонных панелей серии 1.423-4 имеющих высоту 6,0 м, ширину 3,0 м, толщину 120 мм. Для устойчивости стены крепятся к колоннам с помощью анкеров в средней части колонны и вверху.

Внутренние стены холодильника, отделяющие охлаждаемые помещения от кор- ридоров, тамбуров, вестибюлей, выполняются из тех же материалов, что и наружные.

Покрытия холодильников

Для холодильников характерны бесчердачные покрытия, которые должны быть прочными, долговечными и экономичными, а кровли - водонепроницаемыми и атмос- феростойкими.

В одноэтажных холодильниках покрытия балочные. На колонны укладываются балки, по которым настилают плиты покрытия.

Кровли защищаются от механических повреждений и снижения влияния солнеч- ной радиации слоем битумной мастики толщиной 5 мм, в который втапливают окатанный гравий светлых тонов с зерном размером 5-15 мм. После остывания поверхность кровли окрашивается атмосфероустойчивой краской светлого тона.

Рис.6.3. Конструкция наружной стены и покрытия холодильника:

а — наружная стена: / — штукатурка цементная; г —кладка кирпичная; 3 — пароизоляция; 4 — теплоизоляция; 5 — отделочный слой; б — покрытие: 1 — кровельный рулонный ковер (он же пароизоляция); 2 — бетонная стяжка; 3 — засыпная теплоизоляция; 4 — плитная теплоизоляция; 5 — железобетонная плита покрытия.

Полы

Пол состоит из основания и покрытия (чистый пол). Основаниями могут служить несущие конструкции перекрытий и подготовки, укладываемые поверх более слабых ма-териалов, например изоляции. Полы должны иметь необходимую прочность, обеспечи- вающую длительную работоспособность при механических воздействиях, жесткость, должны быть безопасными для передвижения людей и транспортных средств, бесшум- ными, гигиеничными.

В качестве покрытия полов охлаждаемых помещений холодильников приме- няются бетонные или мозаичные плиты. Такие полы в наибольшей степени удовлетво-ряют предъявляемым требованиям.

Основание под мозаичный пол делают из бетона марки не ниже М-200, раствор для укладки плит Л1-200 - М-300, сами плиты из бетона марки М-300 - М-400. Размер плит 50050040 мм. Плиты армированы. На участках интенсивного движения транс -портных средств допускается применение металлических плит (на платформах, в кор- ридорах, вестибюлях).

Конструкция пола камер с низкими температурами имеет слой тепловой изоля- ции. Для защиты от проникновения грунтовых вод имеется слой гидроизоляции по бетонной стяжке.

Важной частью конструкции пола, лежащего на грунте, является обогревающее устройство, необходимое для исключения вспучивания грунта при замерзании грунтовых вод.

Двери. Воздушные завесы.

Для беспрепятственной загрузки и выгрузки камер, свободного перемещения транспортных средств, в стенах должны быть устроены проемы соответствующих размеров, закрываемые дверьми. Двери должны легко открываться и закрываться, обеспечивать плотное прилегание к коробке по всему периметру для уменьшения потерь холода.

Прислонные двери с ручным для камер хранения грузов в штабелях с проемом 2000 2300 мм, для камер, служебная дверь размером 1000 2000 мм.

Откатные двери с механизированным управлением имеют проемы: 2000 3100 мм.

Двери имеют изоляцию толщиной 150 мм из пенопласта. Защитой дверей от механических повреждений служит металлическая обшивка, которая одновременно является пароизоляцией. Коэффициент теплопередачи изоляционной двери 0,41 Вт/(м2.К). Для низкотемпературных камер предусматривается обогрев поверхностей контакта изоляционных дверей с дверными коробками по всему периметру. Для дверей с механическим приводом обогрев обязателен.

Для уменьшения притоков тепла в камеры у дверных проемов, выходящих непос- редственно на платформы, предусматривается устройство воздушных завес, тамбуров или штор.

Выбираем конструкцию наружных стен

Определение толщины изоляционного слоя наружной стены холодильника

Конструкция наружных стен холодильника типовая: железобетонная стеновая па- нель (120 мм), покрытая с двух сторон цементной штукатуркой (по 20 мм). Пароизоля-ционный слой состоит из двух слоев битумной мастики и одного слоя гидроизола (общая толщина 4 мм). В качестве теплоизоляции применены плиты из пенопласта полистироль- ного по ГОСТ 15588 – 70. Отделочный слой – штукатурка цементно-известковая по сетке толщиной 20 мм.

По таблице исходных данных принимаем среднегодовую температуру воздуха в г. Петрозаводске 2.3° С. Следовательно, город расположен в средней климатической зо- не. Коэффициент теплопередачи для камер хранения охлажденных грузов с температурой 0 С определяем по табл. 2.9,[8].

Таблица 6.6.1

Коэффициент теплопроводности при различных температурах

Среднегодовая температура наружного воздуха в районе строительства, °С

Коэффициенты теплопередачи [Вт/(м2-К)] при внутренней температуре, °С

—4

1—8

0,35/0,33

0,4/0,37

0,44/0,42

0,64/0,52

Конструкция наружной стены холодильника типовая. Коэффициент теплопередачи для камер хранения картофеля с температурой +5 С

Ko =0.44 Вт/(м2К)

По этим данным выбираем коэффициенты теплопередачи: для наружных стен

для внутренних стен:

Коэффициенты теплопроводности материалов по таблице 2.8,[8]:

Материал	Толщина, мм	, Вт/м К
Штукатурка цементная сухая из древесноволокнистых листов	20	0,21
Железобетонная панель	120	1,5
Пароизоляционный слой	4	0,3
Теплоизоляция - полистирольный пенопласт	100	0,047

Действительное значение коэффициента теплопередачи рассчитываем по формуле

Вт/(м2К)

где i – коэффициенты теплопроводности изоляционного и строительных материалов, составляющих конструкцию ограждения, принимаемые по таблице 2.8 [8];

н – коэффициент теплоотдачи с наружной или более теплой стороны ограждения, ;

в – коэффициент теплоотдачи с внутренней или более холодной стороны ограждения, ;

i – толщина отдельных слоев конструкции ограждения, м.

Определение толщины изоляционного слоя покрытия одноэтажного холодильника.

Коэффициенты теплопроводности материалов по таблице 2.8,[8]:

Материал	Толщина, мм	, Вт/м К
Кровельный рулонный ковер (пароизоляция)- 5 слоев гидролиза на горячей битумной мастике	60	0,3
Железобетонная плита покрытия	220	1,5
Теплоизоляция - полистирольный пенопласт	100	0,047
Засыпанная теплоизоляция- гравий керамзитовый	100	0,2
Армированная бетонная стяжка	40	1,4

Действительное значение коэффициента теплопередачи рассчитываем по формуле

Вт/(м2К)

Тепловой расчет камер холодильника

Теплопритоки через ограждения

Теплоприток через ограждающие конструкции определяется как сумма тепло- притоков (через стены, перегородки, перекрытия или покрытия, через полы), вызванных наличием разности температур снаружи ограждения и внутри охлаждаемого помещения, а также теплопритоков за счет воздействия солнечной радиации через покрытия и наруж- ные стены.

1) Теплоприток через стены, перегородки, перекрытия или покрытия Q1 рассчитывается по формуле

, (9.1)

где kД – действительный коэффициент теплопередачи ограждения, определенный при расчете толщины изоляционного слоя, ;

F – площадь поверхности ограждения, м2;

tH – температура снаружи ограждения, °С (28 °С)

tB – температура воздуха внутри охлаждаемого помещения, °С.

Для определения площади поверхности стен и перегородок принимают:

для неугловых помещений - между осями внутренних стен,
для угловых помещений - от наружной поверхности наружных стен до оси внут- ренних, длину внутренних стен - между внутренней поверхностью наружных стен и осью внутренних, высоту стен - от уровня чистого пола до верха засыпки покрытия,
площадь потолка и пола определяют как произведение длины камеры на ширину, которые измеряются между осями внутренних стен или от внутренней поверхности на- руж ных стен до оси внутренних.

Обмер ограждающих конструкций следует производить в соответствии с вышепере- численными правилами обмера.

Возьмем склад со льдом объемом Vлед=3500 м3

Тогда площадь склада Fлед= Vлед/ 6 =3500 / 6 =583 м2

Число строительных прямоугольников:

Принимаем площадь склада 8 строительных прямоугольников (72 144 м).

Строительная действительная площадь склада будет:

Общая площадь холодильника с учетом склада со льдом:

Действительная площадь стен:

Действительная площадь крыши:

Теплопритоки через стены:

Теплопритоки через крышу:

Таблица 7.1.1

Теплопритоки через ограждения

Ограждение	k, Вт/(м2*К)	F, м2	t, °C	Q1, кВт
Стена холодильника по периметру	0,352	1158	9,8	11,413
Крыша	0,283	2304	17,7	18,257
Итого на холодильник	29,67

Поверхность наружных стен и покрытий холодильников облучается солнцем. Теплоприток от солнечной радиации Q1(Вт) рассчитывают по формуле:

, (9.3)

где kД - действительный коэффициент теплопередачи ограждения, определенный при расчете толщины изоляционного слоя, ;

F - площадь поверхности ограждения, облучаемой солнцем, м2;

— избыточная разность температур, характеризующая действие солнечной радиации в летнее время,°С (9,8 °С – для наружных стен по таблице 3.1[8]; )

Количество тепла солнечной радиации зависит от зоны расположения холодиль- ника (географической широты), характера поверхности и ориентировки ее по странам све- та.

Для плоской кровли избыточная разность температур зависит только от тона окраски и не зависит от ориентировки и широты. Для плоских кровель без окраски (тем- ных) избыточную разность температур принимают 17,7 °С.

Солнечная радиация на стены холодильника:

Солнечная радиация на крышу холодильника:

Общая солнечная радиация:

Теплопритоки при вентиляции помещений

Теплоприток от наружного воздуха при вентиляции следует учитывать только для специализированных холодильников и камер для хранения фруктов. Теплоприток Qв (в Вт) рассчитывают по формуле

Qв = mв(iн-iв)

где mв — расход вентиляционного воздуха, кг/с.

iн— удельная энтальпия наружного воздуха, Дж/кг (при +33оС равна 32,66 Дж/кг)

iв — удельная энтальпия воздуха в камере, Дж/кг (при +5оС равна 4,1 Дж/кг)

Расход вентиляционного воздуха Мв (в кг/с) определяют, исходя из необходимости обеспечения кратности воздухообмена до 3 объемов в сутки:

Mв = Vв/(24*3600)

где V— объем вентилируемого помещения, м*;

a — кратность воздухообмена;

в — плотность воздуха при температуре и относительной влажности воздуха в камере, кг/м3.

Камеры хранения фруктов и овощей оборудуют приточно-вытяжной вентиляцией, обеспечивающей кратность воздухообмена 4 объема в сутки.

– коэффициент воздухообмена

Эксплуатационные теплопритоки

Эти теплопритоки возникают вследствие освещения камер, пребывания в них лю- дей, работы электродвигателей, открывания дверей.

Теплоприток от освещения, Вт:

, (9.5)

где А — количество тепла, выделяемого освещением в единицу времени на 1 м площади пола, Вт/м; F — площадь камеры, м.

Для всех камер А = 1,2 Вт/м2.

Теплоприток от пребывания людей, Вт:

Число людей, работающих в помещении, принимают в зависимости от площади камеры: при площади камеры до 200 м2 — 2—3 человека, при площади камеры больше 200 м2 — 3—4 человека.

, (9.6)

где 350 — тепловыделение одного человека, Вт;

n - число людей, работающих в камерах принимаем равным 5

Теплоприток от работающих электродвигателей, Вт:

При расположении электродвигателей в охлаждаемом помещении теплоприток принимается равным:

q3=1000Nэ, (3.11)

где Nэ — мощность электродвигателя, кВт.

В предварительных расчетах мощность устанавливаемых электродвигателей (в кВт) можно ориентировочно принимать:

Камеры хранения охлажденных грузов 1—4

Теплоприток при открывании дверей, Вт:

, (9.7)

где В - удельный приток тепла от открывания дверей, Вт/м2 (12 по таблице 3.3 [8])

F - площадь камеры, м.

Эксплуатационные теплопритоки определяются как сумма теплопритоков отдельных видов:

Суммарные теплопритоки

Включает в себя теплопритоки через ограждения из-за разности температур, от солнечной радиации, при вентиляции, эксплуатационные теплопритоки.

Расчет склада со льдом (ледника)

Ледниками называются простейшие холодильные сооружения, предназначенные для хранения пищевых продуктов и охлаждаемые льдом.

Заготовленный и загруженный в зимнее время лед должен помещаться в леднике в таком количестве, чтобы обеспечить поддержание низких температур в течение всего теплого времени года. В леднике предусматривается одно или несколько помещений (камер) для хранения продуктов и помещений для размещения льда – льдохранилище.

Камеры для хранения продуктов и льдохранилище должны быть связаны друг с другом так, чтобы создать хорошую естественную циркуляцию воздуха между ними. Необходимо также обеспечить удобную загрузку льда в льдохранилище и отвод воды, образующейся при таянии льда.

Как камеры для продуктов, так и льдохранилище здесь размещаются на уровне земли, что обеспечивает удобную загрузку продуктов и льда. В стене, отделяющей камеру от льдохранилища, внизу устраиваются окна для поступления холодного воздуха в камеру, а вверху – окна для отвода отепленного воздуха из камеры в льдохранилище. Чтобы усилить циркуляцию воздуха, льдохранилище делается несколько большей высоты, чем камеры. Температура в помещении такого ледника достигается + 4 – + 6°С. Отвод воды из льдохранилища осуществляется из сборника воды через гидравлический затвор в дренажном колодце, чтобы воспрепятствовать поступлению теплого воздуха в льдохранилище.

При расчете ледника необходимо определить размеры льдохранилища, достаточные для того, чтобы заложить в него лед в таком количестве, какое обеспечит нужные условия в камерах в течение всего сезона.

Расчет объема льда необходимого для сохранения температурного режима +5оС

Среднее количество часов с температурой наружного воздуха выше +5 оС в климатической зоне г. Петрозаводска составляет n=3070 часов.

Полное количество тепла Q, которое поступит ко льду от всех источников теп- лопритока за время года с положительными температурами наружного воздуха (tнар.возд.>+5):

(8.1)

Количество льда рассчитывается по формуле:

( 8.2)

где n– коэффициент запаса, равный 1,1 – 1,3.

r-удельная теплота плавления, кДж/кг (для норм. усл. r=334 кДж/кг )

Объем льдохранилища:

(8.3)

где л - объемная плотность крупных кусков льда, равная 800 - 900 кг/м3; v – коэффициент заполнения объема льдохранилища, равный 0,85—0,95.

Введение коэффициента запаса n предусматривает наличие остатка льда в льдохранилище в конце сезона в размере 10—30% от действительно необходимого количества с тем, чтобы обеспечить достаточную охлаждающую поверхность и тем самым поддержание нормальных температур в камерах в последние дни сезона с положительными температурами.

Полученный объем ледохранилища соответствует ранее принятому объему, поэ- тому объем ледохранилища равен 8 строительным прямоугольникам и имеет площадь

Расчет на подогрев воздуха в период низких температур

Средняя температура в зимний период -29оС

Рассчитываю теплопритоки через ограждения

Теплопритоки через стены:

Теплопритоки через крышу:

Общие теплопритоки через ограждения:

Теплопритоки от солнечной радиации:

Qс= 15,54 кВт

2)Рассчитываю теплопритоки от вентиляции

Эксплуатационные теплопритоки:

Суммарные теплопритоки:

Устанавливаем обогреватели для устранения этих потерь теплоты чтобы избежать нарушения температурного режима и сберечь картофель от промерзания.

Способы охлаждения

Естественным охлаждением называется теплообмен между охлаждаемым телом и окружающей средой — наружным воздухом и водой естественных водоемов или льдом.

При выборе способа и приборов охлаждения необходимо учитывать:

В камере хранения охлажденных грузов

- воздушное охлаждение с использованием воздухоохладителей, обеспечивающих умеренную циркуляцию воздуха;

При охлаждении воздухоохладителями (воздушное охлаждение) в камере созда- ется принудительная циркуляция воздуха под воздействием вентиляторов воздухоохла- дителей. При батарейном, или тихом, охлаждении в камере возникает естественная цир- куляция воздуха. При воздушном охлаждении камеру оборудуют несколькими воздухо- охладителями, что позволяет регулировать площадь поверхности теплообмена и крат- ность циркуляции воздуха в соответствии с теплопритоками в камеру.

Размещение камерного оборудования и систем воздухораспределения.

Правильно разместить камерные приборы охлаждения очень важно для создания и поддержания заданного температурно-влажностного режима в камере.

При воздушном охлаждении камеры хранения, оборудованной навесными (пото- лочными) воздухоохладителями, обслуживающими отдельные зоны камеры, применим безканальную систему воздухораспределения.

Основные положения по технике безопасности.

13.1 Основные опасные и вредные производственные факторы. Холодильные системы являются источником следующих видов опасности:

а) Опасность от прямого воздействия температуры:

- хрупкость металлов при низких температурах;

- замерзание жидких хладоносителей (воды, соляных растворов) в замкнутом пространстве;

- термические напряжения;

- повреждение сооружений из-за замерзания грунта под ними;

- вредное воздействие на людей, вызванное низкими температурами

б) Опасность, вызванная действием повышенного давления:

- увеличение давления конденсации, вызванное несоответствующим охлаждением или парциальным давлением неконденсируемых газов, или накоплением масла или жид- кого хладагента;

- увеличение давления насыщенного пара, вызванное чрезмерным наружным наг- ревом (жидкого охладителя) или высокой температурой окружающей среды при длите- льном простое установки;

- расширение жидкого хладагента в замкнутом пространстве без присутствия па- ра, вызванное подъемом наружной температуры;

- пожар.

в) Опасность от прямого воздействия жидкой фазы:

- чрезмерное заполнение или затопление аппарата;

- присутствие жидкости в компрессорах, вызванное сифонированием или конден- сацией в компрессоре;

- потери смазки из-за эмульгирования масла.

г) Опасность из-за вытекания хладагента:

- пожар;

- взрыв;

- токсикация;

- асфиксия (удушье).

13.2 Производственная санитария, гигиена труда и вопросы гражданской обо- роны. - Для предупреждения опасности отравления и создания оптимальных гигиени- ческих условий труда предусматривается вентиляция.

- В холодильных камерах устанавливают местное освещение переносными свети- льниками, питаемыми от сети пониженного (безопасного) напряжения.

- Организация защиты рабочих и служащих (система оповещения, график и мар- шруты эвакуации, устройство дополнительных пунктов управления, взаимозаменяемость руководящего состава и др.);

- Организация защиты продовольствия и продовольственного сырья

- Обеспечение надежности сетей энерго- и водоснабжения, канализации, связи.

13.3 Противопожарная профилактика и средства тушения пожара. Устройство компрессорных и холодильных отделений и расстановка оборудования в нем регламен- тированы СНиП, ССБТ и «Правилами пожарной безопасности при эксплуатации пред- приятий химической промышленности». Указываются пределы огнестойкости строи- тельных конструкций. Предусматриваются противовзрывные проемы. В зависимости от категории производства в помещениях устраивают эвакуационные выходы, расстояния которых от наиболее удаленных рабочих мест определяются согласно СНиП. Отмечают требования к компоновке оборования: к ширине главного прохода в компрессорном зале; к расстоянию между компрессорами и другим оборудованием, между оборудованием и стенами помещений. Выбирают средства пожаротушения. Для сигнализации о пожаре предусматривают автоматически действующую сигнализацию с указанием типа освети- телей.

Заключение

Все технические решения, принимаемые в процессе проектирования, должны соответствовать действующим требованиям «Строительных норм и правил» Госстроя РФ, которые регламентируют как собственно инженерные решения по расчету и проектиро- ванию объекта при строительстве и монтаже, так и весь процесс выполнения и приемки работ, включая вопросы техники безопасности и производственной санитарии. Сам про- цесс проектирования осуществляется в соответствии с требованиями Инструкции о сос- таве, порядке разработки, согласования и утверждения проектно-сметной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений, «Строительными нормами и пра- вилами», а также ведомственными требованиями, учитывающими особенности работы холодильных установок в той или иной отрасли.

Правильный выбор оборудования и схемы холодильной установки обеспечивает высокопроизводительную работу холодильных камер.

Результатом работы стал проект производственного холодильника, который включает в себя камеру для хранения картофеля. Выбранный способ хранения картофеля в контейнерах позволяет оптимизировать использование строительной площади. Плани- ровка холодильника полностью соответствует принятой схеме технологического процесс- са, учитывая движение грузов внутри холодильника. Расположение автомобильной и же- лезнодорожной платформ позволяет беспрепятственно производить погрузкувыгрузку грузов.

Произведенная оптимизация расположения камер, выбора строительных конст- рукций, расчета естественного охлаждения позволяет при заданных условиях снизить зат- раты на строительство, монтаж и эксплуатацию холодильника, снизить теплопотери и по- высить холодопроизводительность.

Одной из главных задач являлось создание наиболее благоприятного режима об- работки и хранения картофеля при стабильном оптимальном температурном режиме, ко- торый поддерживается в камерах холодильника.

Список используемой литературы

Зеликовский И. X., Каплан Л. Г. Малые холодильные машины и установки: Малые холодильные установки. - 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Пищевая пром-сть, 1979.
1. Крылов Ю. С., Пирог П. И., Васютович В. В., Карпов А. В., Дементьев А. И. Проектирование холодильников. – М.: Пищевая промышленность, 1972
  1. Мальгина Е. В., Мальгин Ю. В., Суедов В. П. Холодильные машины и установки / М.: Пищевая промышленность, 1980.
    1. Руцкий А. В. Холодильная технология обработки и хранения продовольственных продуктов: Учеб. Пособие для вузов. – Мн.: Выш. шк., 1991.
      1. СНиП 2.11.02-87. Холодильники / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987.
        
        Свердлов Г. 3., Явнель Б. К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Пищевая пром-сть, 1978.

Проектирование холодильной установки